Gözenekli silisyum filmlerin optik özellikleri

Abstract

Oda sıcaklığında gözenekli silisyumun (GS) görünür elektrolüminesans ve fotolüminesansından dolayı, bu materyal epeyce dikkat çekmiştir. GS'un yapısı ortalama 2-50 nm çap ve son derece geniş yüzey alanı ile karakterize edilmektedir (~103 m2cm"3). Yüzey bağları, özellikle Si-H ve Si-O, GS' nin elektriksel, optik ve gaz sensörü özelliklerinin değişiminde önemli rol oynarlar. İnce GS filmin optik ve elektriksel özellikleri nadiren göz önünde tutulmaktadır. Bu çalışmada, ince GS filmlerin gözenekliliklerinin optik spektrumları ve elektriksel özelliklerine etkisi ele alınmıştır. Ayrıca, GS filmlerin soğurma spektrumunun nem ortamında ve tavlama ile değişimi incelemelerini içermektedir. Ayrıca, anodizasyon süreci aydınlanma ve akım yoğunluğu değişiminin gözeneklilik ve kalınlığa etkisi incelendi. GS filmler n-tipi Si altlıklar üzerinde anodik asitle aşındırma yöntemi kullanılarak hazırlandı. GS ince film elektriksel parlatma yöntemiyle Si altlıktan ayrıldı. GS ince filmlerin kalınlıkları 5-15 [im ve gözeneklilikleri % (20-95) olarak belirlendi. Bu araştırmanın temel sonuçlan, (a) Normal oda şartlarında (T=300 K, %40 RH) gözeneklilikteki artış (30%-90% ) ile hem enerji band genişliğinin (1.4-1.9 eV) hem de özdirençte artış (2xl04-4xl04 Q cm) gözlenmiştir. (b) Filmlerin gözeneklere dik yönde ölçülen özdirençleri gözeneklere paralel doğrultudakinden yaklaşık iki kat büyüktür, (c) 55-95 %RH aralığındaki nem ortamlarında sabit gözeneklilikteki filmlerin yasak band genişliği 1.6 eV dan 1.8 eV'a değişmiştir. Gözeneklilik ve nemin optik ve elektriksel özelliklerindeki oluşturduğu değişimler GS yüzeylerinin kimyasal aktivitesi ve GS mikrokristallerinde yük taşıyıcılarının kuantum sınırlama modeli temelinde yorumlandı.